(57)【要約】【課題】  多数のマップあるいは複雑なマップを使用することなく実際のエンジンに対して制御性の良好なバルブタイミング制御装置の提供。【解決手段】  デューティ補正値Ｈｄｖｔは、排気バルブカムシャフトが受けるトルク、排気バルブカムシャフトの回転位相を変更するための進角スプリングのバネ力及び作動油の油圧に関する物理モデルを反映した演算式に基づいて算出されている（Ｓ２０６）。そして冷却水温ｅｔｈｗ＜８０℃であると（Ｓ２０４で「ＮＯ」）、デューティ補正値Ｈｄｖｔ＝０としている（Ｓ２０８）。このため各変動要因をパラメータとする多数のマップを個々に設けなくても、又、複雑なマップを用いなくても全変動要因の状態を反映したデューティ補正値Ｈｄｖｔを容易に求めることができ、課題が達成される。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブタイミング可変機構に供給する作動流体の圧力制御によりクランク角に対するバルブカムシャフトの回転位相を調節することでバルブタイミングを可変とする内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
前記バルブカムシャフトが受けるトルク及び前記作動流体の圧力に関する物理モデルを反映した演算式に基づいて、前記バルブカムシャフトが受けるトルク及び前記作動流体の圧力から算出される前記回転位相を固定できる保持制御値と、基準トルク及び基準圧力から算出される基準状態保持制御値との差を補正値として算出する補正値算出手段と、
前記補正値算出手段にて算出された補正値と、予め設定されている制御基準値との和を、前記保持制御値として前記バルブタイミングを制御するバルブタイミング制御手段と、
を備えたことを特徴とするバルブタイミング制御装置。
【請求項２】
バルブタイミング可変機構に供給する作動流体の圧力制御によりクランク角に対するバルブカムシャフトの回転位相を調節することでバルブタイミングを可変とする内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
前記バルブカムシャフトが受けるトルク、前記回転位相を変更するためのバネ力及び前記作動流体の圧力に関する物理モデルを反映した演算式に基づいて、前記バルブカムシャフトが受けるトルク、前記回転位相を変更するためのバネ力及び前記作動流体の圧力から算出される前記回転位相を固定できる保持制御値と、基準トルク、基準バネ力及び基準圧力から算出される基準状態保持制御値との差を補正値として算出する補正値算出手段と、
前記補正値算出手段にて算出された補正値と、予め設定されている制御基準値との和を、前記保持制御値として前記バルブタイミングを制御するバルブタイミング制御手段と、
を備えたことを特徴とするバルブタイミング制御装置。
【請求項３】
請求項２において、前記バルブカムシャフトは排気バルブカムシャフトであり、前記作動流体の圧力は内燃機関の回転により駆動されるポンプにより発生し、前記作動流体の圧力には、内燃機関回転数に応じた圧力が含まれ、前記バルブカムシャフトが受けるトルクには、内燃機関回転数に応じたカムトルク、前記バルブカムシャフトにより駆動される補機の負荷に応じた負荷トルク、及び内燃機関における燃焼圧力に応じたカムトルクが含まれると共に、
前記補正値算出手段は、前記バネ力のバネ定数Ｐ、前記回転位相ｅｖｔ、前記バネ力のオフセット値Ｑ、前記補機の単位負荷当たりのカムトルクＲ、前記補機の負荷ｅｐｄｕｔｙ、内燃機関の単位燃焼圧力当たりのカムトルクＷ、内燃機関の燃焼圧力ｅｗｐ、カムトルクのオフセット値Ｎ、前記作動流体の圧力制御における特性値Ｌ、内燃機関の単位回転数当たりの作動流体圧力感度Ｊ、単位作動流体駆動正味圧力当たりの発生トルクＴ、内燃機関回転数ｅｎｅ、基準回転位相ＶＴＢ、基準補機負荷ＰＤＢ、基準内燃機関燃焼圧力ＷＰＢ及び基準内燃機関回転数ＮＥＢを用いて、前記作動流体の温度又は内燃機関の冷却水温が低温判定値よりも高い場合には、前記演算式として、（Ｐ・ｅｖｔ＋Ｑ−Ｒ・ｅｐｄｕｔｙ−Ｗ・ｅｗｐ−Ｎ）／（Ｌ・Ｊ・Ｔ・ｅｎｅ）−（Ｐ・ＶＴＢ＋Ｑ−Ｒ・ＰＤＢ−Ｗ・ＷＰＢ−Ｎ）／（Ｌ・Ｊ・Ｔ・ＮＥＢ）にて前記補正値を算出することを特徴とするバルブタイミング制御装置。
【請求項４】
請求項３において、前記補正値算出手段は、前記作動流体の温度又は内燃機関の冷却水温が低温判定値よりも低い場合には、前記補正値に零を設定することを特徴とするバルブタイミング制御装置。
【請求項５】
請求項２において、前記バルブカムシャフトは排気バルブカムシャフトであり、前記作動流体の圧力は内燃機関の回転により駆動されるポンプにより発生し、前記作動流体の圧力には、内燃機関回転数に応じた圧力が含まれ、前記バルブカムシャフトが受けるトルクには、内燃機関回転数に応じたカムトルク、前記バルブカムシャフトにより駆動される補機の負荷に応じた負荷トルク、及び内燃機関における燃焼圧力に応じたカムトルクが含まれると共に、
前記補正値算出手段は、定数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、内燃機関回転数ｅｎｅ、基準内燃機関回転数ＮＥＢ、前記回転位相ｅｖｔ、基準回転位相ＶＴＢ、前記補機の負荷ｅｐｄｕｔｙ、基準補機負荷ＰＤＢ、内燃機関の燃焼圧力ｅｗｐ及び基準内燃機関燃焼圧力ＷＰＢを用いて、前記作動流体の温度又は内燃機関の冷却水温が低温判定値よりも高い場合には、前記演算式として、Ａ・（１／ｅｎｅ−１／ＮＥＢ）＋Ｂ・（ｅｖｔ−ＶＴＢ）＋Ｃ・（ｅｐｄｕｔｙ−ＰＤＢ）＋Ｄ・（ｅｗｐ−ＷＰＢ）にて前記補正値を算出することを特徴とするバルブタイミング制御装置。
【請求項６】
請求項２において、前記バルブカムシャフトは排気バルブカムシャフトであり、前記作動流体の圧力は内燃機関の回転により駆動されるポンプにより発生し、前記作動流体の圧力には、内燃機関回転数に応じた圧力が含まれ、前記バルブカムシャフトが受けるトルクには、内燃機関回転数に応じたカムトルク、前記バルブカムシャフトにより駆動される補機の負荷に応じた負荷トルク、及び内燃機関における燃焼圧力に応じたカムトルクが含まれると共に、
前記補正値算出手段は、定数Ａ，Ｂ，Ｋ、内燃機関回転数ｅｎｅ、基準内燃機関回転数ＮＥＢ、前記回転位相ｅｖｔ、基準回転位相ＶＴＢ、前記補機の負荷ｅｐｄｕｔｙ、基準値ＴＰＢを用いて、前記作動流体の温度又は内燃機関の冷却水温が低温判定値よりも高い場合には、前記演算式として、Ａ・（１／ｅｎｅ−１／ＮＥＢ）＋Ｂ・（ｅｖｔ−ＶＴＢ）＋Ｋ・（ｅｐｄｕｔｙ−ＴＰＢ）にて前記補正値を算出することを特徴とするバルブタイミング制御装置。
【請求項７】
請求項２において、前記バルブカムシャフトは排気バルブカムシャフトであり、前記作動流体の圧力は内燃機関の回転により駆動されるポンプにより発生し、前記作動流体の圧力には、内燃機関回転数に応じた圧力及び前記作動流体の温度に応じた圧力が含まれ、前記バルブカムシャフトが受けるトルクには、内燃機関回転数に応じたカムトルク、前記バルブカムシャフトにより駆動される補機の負荷に応じた負荷トルク、及び内燃機関における燃焼圧力に応じたカムトルクが含まれると共に、
前記補正値算出手段は、定数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ、内燃機関回転数ｅｎｅ、基準内燃機関回転数ＮＥＢ、前記回転位相ｅｖｔ、基準回転位相ＶＴＢ、前記補機の負荷ｅｐｄｕｔｙ、基準補機負荷ＰＤＢ、内燃機関の燃焼圧力ｅｗｐ、基準内燃機関燃焼圧力ＷＰＢ、前記作動流体の温度ｅｔｈ及び基準作動流体温度ＴＨＢを用いて、前記作動流体の温度又は内燃機関の冷却水温が低温判定値よりも高い場合には、前記演算式として、Ａ・（１／ｅｎｅ−１／ＮＥＢ）＋Ｂ・（ｅｖｔ−ＶＴＢ）＋Ｃ・（ｅｐｄｕｔｙ−ＰＤＢ）＋Ｄ・（ｅｗｐ−ＷＰＢ）＋Ｅ・（ｅｔｈ−ＴＨＢ）にて前記補正値を算出することを特徴とするバルブタイミング制御装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかにおいて、前記補正値算出手段は、前記作動流体の温度又は内燃機関の冷却水温が低温判定値よりも低い場合には、低温判定値よりも高い時に比較して定数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ又は定数Ａ，Ｂ，Ｋの絶対値を小さくした前記演算式にて前記補正値を算出することを特徴とするバルブタイミング制御装置。
【請求項９】
請求項５〜７のいずれかにおいて、前記補正値算出手段は、前記作動流体の温度又は内燃機関の冷却水温が低温判定値よりも低い場合には、前記補正値に零を設定することを特徴とするバルブタイミング制御装置。
【請求項１０】
請求項３〜９のいずれかにおいて、前記補機の負荷又は前記燃焼圧力は、実際の補機の負荷又は燃焼圧力が反映されている物理量が代用されていることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
【請求項１１】
請求項３〜１０のいずれかにおいて、前記補機とは高圧燃料ポンプであることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
【請求項１２】
請求項１１において、前記補正値算出手段は、前記補機の負荷又は該負荷に応じた負荷トルクに対して値の短周期の変動を抑制する処理を加えた後に用いることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
【請求項１３】
請求項１２において、前記補正値算出手段は、前記短周期の変動の抑制程度は、内燃機関の負荷に応じて調節することを特徴とするバルブタイミング制御装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかにおいて、バルブタイミングの制御安定時において、前記保持制御値から前記補正値算出手段にて算出された前記補正値を減算した値を学習値として記憶保持する学習手段が備えられ、
前記バルブタイミング制御手段は、前記学習手段が記憶保持する学習値を、前記制御基準値として用いることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブタイミング可変機構に供給する作動流体の圧力制御によりクランク角に対するバルブカムシャフトの回転位相を調節することでバルブタイミングを可変とする内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなバルブタイミング可変機構として、油圧駆動式のバルブタイミング可変機構が知られている（例えば特許文献１参照）。このバルブタイミング可変機構は、例えば内燃機関のクランクシャフトとカムシャフトとの間に設けられ、内部に形成された圧力室に対する圧力制御によりクランク角に対するバルブカムシャフトの回転位相を調節することでバルブタイミングを可変としている。
【０００３】
このようなバルブタイミング制御を実行する場合、バルブタイミングを目標バルブタイミングに保持するための保持制御値を正確なものにしておくことは、制御精度や応答性等のバルブタイミング制御性上、重要である。
【０００４】
しかし実際のバルブタイミング制御においては、内燃機関の運転状態により、バルブカムシャフトが受けるトルクが変動したり、バルブタイミング可変機構内部に設けられているバネ機構のバネ力がバルブタイミングによって変動したり、あるいはバルブタイミング可変機構を駆動するための油圧などが変動する。そして、これらの変動に応じて上記保持制御値も変動することになる。
【０００５】
このため、特許文献１の技術では、バルブタイミング、内燃機関回転数、水温、油圧等の検出値に基づいて、個々に補正値（特許文献１では補正値ｈ４，ｈ５，ｈ６，ｈ７）を算出している。そして、これらの補正値を、基礎となる保持制御値の学習値（特許文献１では保持デューティ比Ｈｖ）に加えることで、適切な保持制御値を求めて、バルブタイミング可変機構の制御に利用している。
【０００６】
更に、学習値についてはバルブタイミングが安定した状態で得られる実際の保持制御値を検出し、この安定状態での保持制御値から補正値を減算することで学習値を算出して、記憶している。
【特許文献１】特開２００１−３１７３８２号公報（第１５−１６頁、図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし個々の変動要因に対応した補正値を算出するのに、通常、個々に設けられたマップを用いている。このため多数の変動要因に対応した大量のデータを記憶しなくてはならず、バルブタイミング制御装置に大量のメモリを備えなくてはならない。
【０００８】
又、前述した保持制御値の変動要因は、個々に保持制御値に反映されるものではなく相互に影響し合う部分があり、バルブタイミング制御内容や内燃機関によっては、この変動要因の相互の影響を考慮する必要が生じる場合がある。特に、作動油などの作動流体の温度に関連して他の変動要因の影響が変化する場合がある。このため従来のごとく個々の変動要因からマップにより得た補正値を単純に学習値に加えていたのでは、高精度な保持制御値を得られない場合があり、この時にはバルブタイミングの制御性に問題を生じるおそれがある。
【０００９】
このような変動要因相互の問題を解決するために、全変動要因をパラメータとする多数次元のマップを設けることにより、相互に影響することを考慮した補正値を算出することはできる。しかし、この場合には、更に複雑なマップを作成する必要が生じ、マップ作成のための労力が極めて大きい。しかもバルブタイミング可変機構やエンジンの種類毎に、更にバルブタイミング可変機構やエンジンの設計変更毎に作成する必要があり、更に労力を費やす必要がある。しかも、実際のエンジン制御システムに搭載する場合もデータ量が膨大であるために、メモリが大量に必要となり、制御上も計算量が大きくなりバルブタイミング制御装置も大きくならざるを得ない。
【００１０】
本発明は、多数のマップあるいは複雑なマップを使用することなく、実際のエンジンに対してバルブタイミング制御性の良好なバルブタイミング制御装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載のバルブタイミング制御装置は、バルブタイミング可変機構に供給する作動流体の圧力制御によりクランク角に対するバルブカムシャフトの回転位相を調節することでバルブタイミングを可変とする内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、前記バルブカムシャフトが受けるトルク及び前記作動流体の圧力に関する物理モデルを反映した演算式に基づいて、前記バルブカムシャフトが受けるトルク及び前記作動流体の圧力から算出される前記回転位相を固定できる保持制御値と、基準トルク及び基準圧力から算出される基準状態保持制御値との差を補正値として算出する補正値算出手段と、前記補正値算出手段にて算出された補正値と、予め設定されている制御基準値との和を、前記保持制御値として前記バルブタイミングを制御するバルブタイミング制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
補正値算出手段は、バルブカムシャフトが受けるトルク及び作動流体の圧力に関する物理モデルを反映した演算式に基づいて保持制御値と基準状態保持制御値とを算出し、そして保持制御値と基準状態保持制御値との差を計算して補正値を求めている。このためバルブカムシャフトが受けるトルク及び作動流体の圧力に寄与する要因が多数あったとしても、各変動要因をパラメータとする多数のマップを個々に設けなくても全変動要因の状態を反映した補正値を容易に求めることができる。
【００１３】
そしてバルブタイミング制御手段は、この補正値を用いて、予め設定されている制御基準値との和を計算することで、高精度な保持制御値を得ることができる。このため多数のマップを使用することなく、実際のエンジンにおいて制御性の良好なバルブタイミング制御が可能となる。
【００１４】
請求項２に記載のバルブタイミング制御装置は、バルブタイミング可変機構に供給する作動流体の圧力制御によりクランク角に対するバルブカムシャフトの回転位相を調節することでバルブタイミングを可変とする内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、前記バルブカムシャフトが受けるトルク、前記回転位相を変更するためのバネ力及び前記作動流体の圧力に関する物理モデルを反映した演算式に基づいて、前記バルブカムシャフトが受けるトルク、前記回転位相を変更するためのバネ力及び前記作動流体の圧力から算出される前記回転位相を固定できる保持制御値と、基準トルク、基準バネ力及び基準圧力から算出される基準状態保持制御値との差を補正値として算出する補正値算出手段と、前記補正値算出手段にて算出された補正値と、予め設定されている制御基準値との和を、前記保持制御値として前記バルブタイミングを制御するバルブタイミング制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
補正値算出手段は、バルブカムシャフトが受けるトルク、回転位相を変更するためのバネ力及び作動流体の圧力に関する物理モデルを反映した演算式に基づいて保持制御値と基準状態保持制御値とを算出し、そして保持制御値と基準状態保持制御値との差を計算して補正値を求めている。このためバルブカムシャフトが受けるトルク、回転位相を変更するためのバネ力及び作動流体の圧力に寄与する要因が多数あったとしても、各変動要因をパラメータとする多数のマップを個々に設けなくても全変動要因の状態を反映した補正値を容易に求めることができる。
【００１６】
そしてバルブタイミング制御手段は、この補正値を用いて、予め設定されている制御基準値との和を計算することで、高精度な保持制御値を得ることができる。このため多数のマップを使用することなく、実際のエンジンにおいて制御性の良好なバルブタイミング制御が可能となる。
【００１７】
請求項３に記載のバルブタイミング制御装置では、請求項２において、前記バルブカムシャフトは排気バルブカムシャフトであり、前記作動流体の圧力は内燃機関の回転により駆動されるポンプにより発生し、前記作動流体の圧力には、内燃機関回転数に応じた圧力が含まれ、前記バルブカムシャフトが受けるトルクには、内燃機関回転数に応じたカムトルク、前記バルブカムシャフトにより駆動される補機の負荷に応じた負荷トルク、及び内燃機関における燃焼圧力に応じたカムトルクが含まれると共に、前記補正値算出手段は、前記バネ力のバネ定数Ｐ、前記回転位相ｅｖｔ、前記バネ力のオフセット値Ｑ、前記補機の単位負荷当たりのカムトルクＲ、前記補機の負荷ｅｐｄｕｔｙ、内燃機関の単位燃焼圧力当たりのカムトルクＷ、内燃機関の燃焼圧力ｅｗｐ、カムトルクのオフセット値Ｎ、前記作動流体の圧力制御における特性値Ｌ、内燃機関の単位回転数当たりの作動流体圧力感度Ｊ、単位作動流体駆動正味圧力当たりの発生トルクＴ、内燃機関回転数ｅｎｅ、基準回転位相ＶＴＢ、基準補機負荷ＰＤＢ、基準内燃機関燃焼圧力ＷＰＢ及び基準内燃機関回転数ＮＥＢを用いて、前記作動流体の温度又は内燃機関の冷却水温が低温判定値よりも高い場合には、前記演算式として、（Ｐ・ｅｖｔ＋Ｑ−Ｒ・ｅｐｄｕｔｙ−Ｗ・ｅｗｐ−Ｎ）／（Ｌ・Ｊ・Ｔ・ｅｎｅ）−（Ｐ・ＶＴＢ＋Ｑ−Ｒ・ＰＤＢ−Ｗ・ＷＰＢ−Ｎ）／（Ｌ・Ｊ・Ｔ・ＮＥＢ）にて前記補正値を算出することを特徴とする。
【００１８】
排気バルブカムシャフトの場合、物理モデルから求められる演算式として上記演算式を用いて補正値を算出することができる。このことにより多数のマップを使用することなく、実際のエンジンにおいて制御性の良好なバルブタイミング制御が可能となる。
【００１９】
更に、上記演算式の適用は、特に作動流体の温度又は内燃機関の冷却水温が低温判定値よりも高い場合に限ることにより、作動流体の温度による他の要因に対する相互の影響を考慮することが可能である。
【００２０】
このように算出された補正値を用いて、予め設定されている制御基準値との和を計算することで、高精度な保持制御値を得ることができる。このため多数のマップを使用することなく、更に複雑なマップを使用することもなく、実際のエンジンにおいて制御性の良好なバルブタイミング制御が可能となる。
【００２１】
請求項４に記載のバルブタイミング制御装置では、請求項３において、前記補正値算出手段は、前記作動流体の温度又は内燃機関の冷却水温が低温判定値よりも低い場合には、前記補正値に零を設定することを特徴とする。
【００２２】
このように作動流体の温度又は内燃機関の冷却水温が低温判定値よりも低い場合には、バルブタイミング可変機構に作用する作動流体の圧力が高圧化し、他の要因による保持制御値への影響が小さくなる。このため補正値に零を設定する。このことにより作動流体の温度による他の要因に対する相互の影響を、より良好に考慮することが可能である。
【００２３】
請求項５に記載のバルブタイミング制御装置では、請求項２において、前記バルブカムシャフトは排気バルブカムシャフトであり、前記作動流体の圧力は内燃機関の回転により駆動されるポンプにより発生し、前記作動流体の圧力には、内燃機関回転数に応じた圧力が含まれ、前記バルブカムシャフトが受けるトルクには、内燃機関回転数に応じたカムトルク、前記バルブカムシャフトにより駆動される補機の負荷に応じた負荷トルク、及び内燃機関における燃焼圧力に応じたカムトルクが含まれると共に、前記補正値算出手段は、定数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、内燃機関回転数ｅｎｅ、基準内燃機関回転数ＮＥＢ、前記回転位相ｅｖｔ、基準回転位相ＶＴＢ、前記補機の負荷ｅｐｄｕｔｙ、基準補機負荷ＰＤＢ、内燃機関の燃焼圧力ｅｗｐ及び基準内燃機関燃焼圧力ＷＰＢを用いて、前記作動流体の温度又は内燃機関の冷却水温が低温判定値よりも高い場合には、前記演算式として、Ａ・（１／ｅｎｅ−１／ＮＥＢ）＋Ｂ・（ｅｖｔ−ＶＴＢ）＋Ｃ・（ｅｐｄｕｔｙ−ＰＤＢ）＋Ｄ・（ｅｗｐ−ＷＰＢ）にて前記補正値を算出することを特徴とする。
【００２４】
排気バルブカムシャフトの場合、物理モデルから求められる演算式として、より簡易化した上記演算式を用いて補正値を算出することができる。このことにより多数のマップを使用することなく、実際のエンジンにおいて制御性の良好なバルブタイミング制御が可能となる。
【００２５】
更に、上記演算式の適用は、特に作動流体の温度又は内燃機関の冷却水温が低温判定値よりも高い場合に限ることにより、作動流体の温度による他の要因に対する相互の影響を考慮することが可能である。
【００２６】
このように算出された補正値を用いて、予め設定されている制御基準値との和を計算することで、高精度な保持制御値を得ることができる。このため多数のマップを使用することなく、更に複雑なマップを使用することもなく、実際のエンジンにおいて制御性の良好なバルブタイミング制御が可能となる。
【００２７】
請求項６に記載のバルブタイミング制御装置では、請求項２において、前記バルブカムシャフトは排気バルブカムシャフトであり、前記作動流体の圧力は内燃機関の回転により駆動されるポンプにより発生し、前記作動流体の圧力には、内燃機関回転数に応じた圧力が含まれ、前記バルブカムシャフトが受けるトルクには、内燃機関回転数に応じたカムトルク、前記バルブカムシャフトにより駆動される補機の負荷に応じた負荷トルク、及び内燃機関における燃焼圧力に応じたカムトルクが含まれると共に、前記補正値算出手段は、定数Ａ，Ｂ，Ｋ、内燃機関回転数ｅｎｅ、基準内燃機関回転数ＮＥＢ、前記回転位相ｅｖｔ、基準回転位相ＶＴＢ、前記補機の負荷ｅｐｄｕｔｙ、基準値ＴＰＢを用いて、前記作動流体の温度又は内燃機関の冷却水温が低温判定値よりも高い場合には、前記演算式として、Ａ・（１／ｅｎｅ−１／ＮＥＢ）＋Ｂ・（ｅｖｔ−ＶＴＢ）＋Ｋ・（ｅｐｄｕｔｙ−ＴＰＢ）にて前記補正値を算出することを特徴とする。
【００２８】
補機の負荷ｅｐｄｕｔｙは燃料噴射量に対応することから燃焼圧力を反映する値と見ることができる。このため前記請求項５に示した「Ｃ・（ｅｐｄｕｔｙ−ＰＤＢ）＋Ｄ・（ｅｗｐ−ＷＰＢ）」の項を、「Ｋ・（ｅｐｄｕｔｙ−ＴＰＢ）」に置き換えて、更に演算式を簡素化することができる。このことによっても多数のマップを使用することなく、実際のエンジンにおいて制御性の良好なバルブタイミング制御が可能となる。
【００２９】
更に、上記演算式の適用は、特に作動流体の温度又は内燃機関の冷却水温が低温判定値よりも高い場合に限ることにより、作動流体の温度による他の要因に対する相互の影響を考慮することが可能である。
【００３０】
このように算出された補正値を用いて、予め設定されている制御基準値との和を計算することで、高精度な保持制御値を得ることができる。このため多数のマップを使用することなく、更に複雑なマップを使用することもなく、より簡素化された演算式により実際のエンジンにおいて、一層迅速で制御性の良好なバルブタイミング制御が可能となる。
【００３１】
請求項７に記載のバルブタイミング制御装置では、請求項２において、前記バルブカムシャフトは排気バルブカムシャフトであり、前記作動流体の圧力は内燃機関の回転により駆動されるポンプにより発生し、前記作動流体の圧力には、内燃機関回転数に応じた圧力及び前記作動流体の温度に応じた圧力が含まれ、前記バルブカムシャフトが受けるトルクには、内燃機関回転数に応じたカムトルク、前記バルブカムシャフトにより駆動される補機の負荷に応じた負荷トルク、及び内燃機関における燃焼圧力に応じたカムトルクが含まれると共に、前記補正値算出手段は、定数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ、内燃機関回転数ｅｎｅ、基準内燃機関回転数ＮＥＢ、前記回転位相ｅｖｔ、基準回転位相ＶＴＢ、前記補機の負荷ｅｐｄｕｔｙ、基準補機負荷ＰＤＢ、内燃機関の燃焼圧力ｅｗｐ、基準内燃機関燃焼圧力ＷＰＢ、前記作動流体の温度ｅｔｈ及び基準作動流体温度ＴＨＢを用いて、前記作動流体の温度又は内燃機関の冷却水温が低温判定値よりも高い場合には、前記演算式として、Ａ・（１／ｅｎｅ−１／ＮＥＢ）＋Ｂ・（ｅｖｔ−ＶＴＢ）＋Ｃ・（ｅｐｄｕｔｙ−ＰＤＢ）＋Ｄ・（ｅｗｐ−ＷＰＢ）＋Ｅ・（ｅｔｈ−ＴＨＢ）にて前記補正値を算出することを特徴とする。
【００３２】
排気バルブカムシャフトの場合、物理モデルから求められる演算式として、更に作動流体の温度ｅｔｈを考慮した上記演算式を用いて補正値を算出することができる。このことにより多数のマップを使用することなく、実際のエンジンにおいて制御性の良好なバルブタイミング制御が可能となる。
【００３３】
更に、上記演算式の適用は、特に作動流体の温度又は内燃機関の冷却水温が低温判定値よりも高い場合に限ることにより、作動流体の温度による他の要因に対する相互の影響を考慮することが可能である。
【００３４】
このように算出された補正値を用いて、予め設定されている制御基準値との和を計算することで、高精度な保持制御値を得ることができる。このため多数のマップを使用することなく、更に複雑なマップを使用することもなく、実際のエンジンにおいて制御性の良好なバルブタイミング制御が可能となる。
【００３５】
請求項８に記載のバルブタイミング制御装置では、請求項５〜７のいずれかにおいて、前記補正値算出手段は、前記作動流体の温度又は内燃機関の冷却水温が低温判定値よりも低い場合には、低温判定値よりも高い時に比較して定数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ又は定数Ａ，Ｂ，Ｋの絶対値を小さくした前記演算式にて前記補正値を算出することを特徴とする。
【００３６】
このように作動流体の温度又は内燃機関の冷却水温が低温判定値よりも低い場合には、バルブタイミング可変機構に作用する作動流体の圧力が高圧化し、他の要因による保持制御値への影響が小さくなる。このため作動流体の温度又は内燃機関の冷却水温が低温判定値よりも高い時に比較して定数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ又は定数Ａ，Ｂ，Ｋの絶対値を小さくした演算式にて補正値を算出する。このことにより作動流体の温度による他の要因に対する相互の影響を、より良好に考慮することが可能である。
【００３７】
請求項９に記載のバルブタイミング制御装置では、請求項５〜７のいずれかにおいて、前記補正値算出手段は、前記作動流体の温度又は内燃機関の冷却水温が低温判定値よりも低い場合には、前記補正値に零を設定することを特徴とする。
【００３８】
このように作動流体の温度又は内燃機関の冷却水温が低温判定値よりも低い場合には、補正値に零を設定しても良い。このことにより作動流体の温度による他の要因に対する相互の影響を、より良好に考慮することが可能である。
【００３９】
請求項１０に記載のバルブタイミング制御装置では、請求項３〜９のいずれかにおいて、前記補機の負荷又は前記燃焼圧力は、実際の補機の負荷又は燃焼圧力が反映されている物理量が代用されていることを特徴とする。
【００４０】
このような物理量としては、例えば、内燃機関の出力トルクや燃料噴射量を補機の負荷や燃焼圧力の代用とすることができる。又、前述したごとく補機の負荷や燃料噴射量を燃焼圧力の代用とすることができる。
【００４１】
請求項１１に記載のバルブタイミング制御装置では、請求項３〜１０のいずれかにおいて、前記補機とは高圧燃料ポンプであることを特徴とする。
例えば補機として高圧燃料ポンプが該当する。内燃機関における燃料噴射量調節により高圧燃料ポンプの負荷も変動し、これに応じてバルブカムシャフトに与えられる負荷トルクも変動する。このように高圧燃料ポンプが発生する負荷トルクを考慮することにより、高精度な補正値を算出できるので、高精度な保持制御値を得ることができ、実際のエンジンにおいて制御性の良好なバルブタイミング制御が可能となる。
【００４２】
請求項１２に記載のバルブタイミング制御装置では、請求項１１において、前記補正値算出手段は、前記補機の負荷又は該負荷に応じた負荷トルクに対して値の短周期の変動を抑制する処理を加えた後に用いることを特徴とする。
【００４３】
高圧燃料ポンプの負荷は内燃機関の運転状態によって大きく変動する。したがって補正値算出手段は、高圧燃料ポンプの負荷又は該負荷に応じた負荷トルクに対して値の短周期の変動を抑制する処理を加えた後に用いている。このことによりバルブタイミング制御における安定性が確保される。
【００４４】
請求項１３に記載のバルブタイミング制御装置では、請求項１２において、前記補正値算出手段は、前記短周期の変動の抑制程度は、内燃機関の負荷に応じて調節することを特徴とする。
【００４５】
高圧燃料ポンプの負荷は、内燃機関の負荷に対応しているので、短周期の変動の抑制程度は、内燃機関の負荷に応じて調節することにより、適切に抑制でき、バルブタイミング制御における応答性や安定性をより適切なものとすることができる。
【００４６】
請求項１４に記載のバルブタイミング制御装置では、請求項１〜１３のいずれかにおいて、バルブタイミングの制御安定時において、前記保持制御値から前記補正値算出手段にて算出された前記補正値を減算した値を学習値として記憶保持する学習手段が備えられ、前記バルブタイミング制御手段は、前記学習手段が記憶保持する学習値を、前記制御基準値として用いることを特徴とする。
【００４７】
このように学習手段にて、バルブタイミングの制御安定時において、保持制御値から補正値算出手段にて算出された補正値を減算した値を、学習値として記憶保持することで、内燃機関の運転状態等に影響されにくい高精度な値が学習されることになる。したがって学習のチャンスが少なくても常に高精度な学習値を保持することができる。このことにより実際のエンジンにおいて制御性の高いバルブタイミング制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
［実施の形態１］
図１の斜視図に上述した内燃機関のバルブタイミング制御装置の概略構成を示す。ここでは直列４気筒のガソリンエンジンに適用されたバルブタイミング制御装置の例を示している。適用されるエンジンの各気筒は吸気バルブと排気バルブとが各２つ設けられた４バルブエンジンとして構成されている。したがって排気バルブカムシャフト２は２つ１組の排気カム４を４組備えている。更に排気バルブカムシャフト２には、楕円形に形成された高圧燃料ポンプカム６が設けられている。排気バルブカムシャフト２の回転に連動して高圧燃料ポンプカム６が回転することにより高圧燃料ポンプ８内に設けられたプランジャが駆動され、このことにより、フィードポンプから供給されてくる低圧燃料を高圧化して高圧燃料分配管に供給している。高圧燃料分配管からは各燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁に高圧燃料が供給されている。更に排気バルブカムシャフト２には、排気カム４のカム角を検出するためのロータ１０が設けられて、このロータ１０の回転位相が排気カムポジションセンサ１２により検出されている。
【００４９】
排気バルブカムシャフト２の先端側には、バルブタイミング可変機構１４が設けられている。このバルブタイミング可変機構１４は外部ケース１４ａがタイミングスプロケット１６と一体に形成されている。このことにより排気バルブカムシャフト２とタイミングスプロケット１６とはバルブタイミング可変機構１４を介して連結されている。
【００５０】
バルブタイミング可変機構１４内部の概略構成を図２の縦断面図に示す。バルブタイミング可変機構１４は、外部ケース１４ａとベーン体１４ｂとから構成されている。ベーン体１４ｂは軸部１４ｃと４枚のベーン１４ｄを備えている。軸部１４ｃは排気バルブカムシャフト２の先端に固定されて排気バルブカムシャフト２と共に回転するようにされている。そしてベーン１４ｄは軸部１４ｃから放射状に突出して外部ケース１４ａ内に形成されている油圧室内に挿入され、このことにより油圧室内が区画されて進角加圧室１４ｅと遅角加圧室１４ｆとが形成されている。
【００５１】
更に外部ケース１４ａとベーン体１４ｂとの間には進角スプリング１８が配置されている。この進角スプリング１８は、自身の撓みにより、外部ケース１４ａに対してベーン体１４ｂを回転方向へ回転させるのバネ力を発生させている。すなわち、進角スプリング１８のバネ力は外部ケース１４ａに対してベーン体１４ｂを介して排気バルブカムシャフト２を進角側に相対回転するように作用している。外部ケース１４ａはタイミングスプロケット１６、タイミングチェーン２０及びタイミングスプロケット２２を介してクランクシャフト２４の回転に連動している。このことから進角加圧室１４ｅ及び遅角加圧室１４ｆに作動流体としての作動油による油圧が作用していない時には、排気バルブカムシャフト２による排気バルブのバルブタイミングは最進角となる。
【００５２】
進角加圧室１４ｅ及び遅角加圧室１４ｆには、排気バルブ用オイルコントロールバルブ（以下「オイルコントロールバルブ」を「ＯＣＶ」で表す）２６、ジャーナル軸受け及び排気バルブカムシャフト２を介して、エンジンにより回転される油圧ポンプからの作動油が供給されている。このことにより排気バルブ用ＯＣＶ２６によって各加圧室１４ｅ，１４ｆ間での作動油の差圧が調節できる。すなわち排気バルブ用ＯＣＶ２６による差圧調節により進角加圧室１４ｅの容積を拡大し遅角加圧室１４ｆの容積を縮小するようにベーン１４ｄを移動させることにより、排気バルブタイミングを進角できる。これとは逆に排気バルブ用ＯＣＶ２６による差圧調節により遅角加圧室１４ｆの容積を拡大し進角加圧室１４ｅの容積を縮小するようにベーン１４ｄを移動させることにより、排気バルブタイミングを遅角できる。又、排気バルブ用ＯＣＶ２６により、いずれの加圧室１４ｅ，１４ｆの容積も変化しないように差圧調節することにより、目標とする排気バルブタイミングに保持することができる。
【００５３】
このような差圧調節が可能な排気バルブ用ＯＣＶ２６の構成を図３に示す。排気バルブ用ＯＣＶ２６へは、クランクシャフト２４の回転により駆動される油圧ポンプ２８によりオイルパン３０から汲み上げられて加圧吐出された作動油が給油路Ｌ１を通じて供給されている。
【００５４】
排気バルブ用ＯＣＶ２６は５ポート式の電磁駆動弁として構成されている。排気バルブ用ＯＣＶ２６の各ポートには、上記給油路Ｌ１、作動油をオイルパン３０に還流するドレイン油路Ｌ２、バルブタイミング可変機構１４の進角加圧室１４ｅに接続される進角油路Ｌ３及び遅角加圧室１４ｆに接続される遅角油路Ｌ４が接続されている。
【００５５】
排気バルブ用ＯＣＶ２６の内部には、往復摺動可能に配設されたスプール２６ａと、スプール２６ａを引き戻す方向（図示左方向）に付勢するスプリング２６ｂとが配設されている。更に排気バルブ用ＯＣＶ２６には、電圧印加に応じ、スプリング２６ｂの付勢力に抗してスプール２６ａを吸引する方向（図示右方向）の電磁力を発生する電磁ソレノイド２６ｃが設けられている。したがって排気バルブ用ＯＣＶ２６内でのスプール２６ａの位置は、スプリング２６ｂの付勢力と電磁ソレノイド２６ｃの発生する電磁力との釣り合いに応じて決められる。尚、電磁ソレノイド２６ｃに印加される電圧はデューティ制御により調節されている。このようなスプール２６ａの変位により、排気バルブ用ＯＣＶ２６内部での各ポート間の接続状態、すなわち上記各油路の接続状態が変化する。
【００５６】
バルブタイミング可変機構１４の進角加圧室１４ｅに接続された進角油路Ｌ３は、スプール２６ａの変位に応じて給油路Ｌ１及びドレイン油路Ｌ２のいずれかに接続される。進角油路Ｌ３と給油路Ｌ１とが接続されると、進角加圧室１４ｅに作動油が供給されて内部の油圧が上昇し、進角油路Ｌ３とドレイン油路Ｌ２とが接続されると、進角加圧室１４ｅから作動油が排出されて内部の油圧が低下する。
【００５７】
バルブタイミング可変機構１４の遅角加圧室１４ｆに接続された遅角油路Ｌ４は、スプール２６ａの変位に応じて給油路Ｌ１及びドレイン油路Ｌ２のいずれかに接続される。遅角油路Ｌ４と給油路Ｌ１とが接続されると、遅角加圧室１４ｆに作動油が供給されて内部の油圧が上昇し、遅角油路Ｌ４とドレイン油路Ｌ２とが接続されると、遅角加圧室１４ｆから作動油が排出されて内部の油圧が低下する。
【００５８】
更にスプール２６ａの位置によっては、接続された油路間の連通量（流路面積）が変化され、進角加圧室１４ｅ及び遅角加圧室１４ｆの作動油の供給流量や排出流量が調整される。尚、本実施の形態では、電磁ソレノイド２６ｃに対する電圧制御デューティが小さくなるほど、進角加圧室１４ｅの油圧に対する遅角加圧室１４ｆの油圧の比が大きくなるように、上記流量が調整されるようになっている。したがって電磁ソレノイド２６ｃに印加する電圧制御デューティの調節により、バルブタイミング可変機構１４を駆動してクランク角に対する排気バルブカムシャフト２の回転位相を調節することで、排気バルブタイミングを或る範囲で任意に調節することができる。
【００５９】
一方、エンジンには、排気バルブカムシャフト２に平行に吸気バルブカムシャフト３２が設けられている。吸気バルブカムシャフト３２は２つ１組の吸気カム３４を４組備えている。そして吸気バルブカムシャフト３２の先端側には、バルブタイミング可変機構４４が設けられている。このバルブタイミング可変機構４４は外部ケース４４ａがタイミングスプロケット４６と一体に形成されている。このことにより吸気バルブカムシャフト３２とタイミングスプロケット４６とはバルブタイミング可変機構４４を介して連結されている。バルブタイミング可変機構４４内部の概略構成を図４の縦断面図に示す。バルブタイミング可変機構４４は、外部ケース４４ａとベーン体４４ｂとから構成されている。ベーン体４４ｂは軸部４４ｃと３枚のベーン４４ｄを備えている。軸部４４ｃは吸気バルブカムシャフト３２の先端に固定されて吸気バルブカムシャフト３２と共に回転するようにされている。そしてベーン４４ｄはそれぞれ軸部４４ｃから放射状に突出して外部ケース４４ａ内に形成されている油圧室内に挿入され、このことにより油圧室を区画して進角加圧室４４ｅと遅角加圧室４４ｆとを形成している。
【００６０】
尚、バルブタイミング可変機構４４の進角加圧室４４ｅ及び遅角加圧室４４ｆへは、排気バルブ用のバルブタイミング可変機構１４にて説明した排気バルブ用ＯＣＶ２６と同様な構成の吸気バルブ用ＯＣＶ５６が用いられて、同様な機能により進角加圧室４４ｅ及び遅角加圧室４４ｆの油圧が調節される。このことにより、吸気バルブ用ＯＣＶ５６の電磁ソレノイドに印加する電圧制御デューティの調節により、バルブタイミング可変機構４４を駆動してクランク角に対する吸気バルブカムシャフト３２の回転位相を調節することで、吸気バルブタイミングを或る範囲で任意に調節することができる。
【００６１】
バルブタイミング可変機構４４には、排気バルブ用のバルブタイミング可変機構１４における進角スプリング１８は設けられていない。又、吸気バルブカムシャフト３２には、高圧燃料ポンプカム６も設けられていない。尚、吸気バルブカムシャフト３２においてはバルブタイミング可変機構４４よりも先端側の位置に吸気カム３４のカム角を検出するためのロータ４０が設けられている。ロータ４０は吸気バルブカムシャフト３２と一体に回転するので吸気バルブカムシャフト３２の回転位相が吸気カムポジションセンサ４２により検出される。
【００６２】
上述した各ＯＣＶ２６，５６の各電磁ソレノイド２６ｃに対する電圧デューティ制御は、電子制御回路（以下「ＥＣＵ」で表す）６０により実行される。ＥＣＵ６０は、前述した排気カムポジションセンサ１２及び吸気カムポジションセンサ４２からカム角信号を検出している。更にクランクシャフト２４に設けられたロータ２４ａの回転によりエンジン回転数ｅｎｅを検出するエンジン回転数センサ２４ｂからエンジン回転数信号を検出している。これ以外にもアクセル開度センサ６２や冷却水温センサ６４等のセンサ類から、アクセル開度、冷却水温ｅｔｈｗ等の各種信号を検出している。
【００６３】
そしてＥＣＵ６０はこれらの検出データに基づいて各ＯＣＶ２６，５６、高圧燃料ポンプ８、燃料噴射弁の各制御を実行している。
次にＥＣＵ６０により実行される排気バルブタイミング制御について説明する。図５は排気バルブのバルブタイミング制御の一例として、フィードバック制御における制御デューティ算出処理のフローチャートを示している。本処理は時間周期で繰り返し実行されている。
【００６４】
本処理が開始されると、まず目標位相ＶＴｔ及び排気バルブ用のバルブタイミング可変機構１４の実位相ｅｖｔがＥＣＵ６０内に備えられたメモリの作業領域に読み込まれる（Ｓ１０２）。目標位相ＶＴｔは目標バルブタイミングに相当するものである。エンジン回転数センサ２４ｂの検出信号より検出されたエンジン回転数ｅｎｅやアクセル開度などより算出されたエンジン負荷（あるいは燃料噴射量）に基づいて予め実験により設定されているマップから、現在のエンジン運転状態に適切な目標位相ＶＴｔの算出が行われる。実位相ｅｖｔは、エンジン回転数センサ２４ｂの検出信号と排気カムポジションセンサ１２の検出信号との検出タイミングの関係よりＥＣＵ６０にて求められている。
【００６５】
次に目標位相ＶＴｔと実位相ｅｖｔとの差ΔＶＴ（＝ＶＴｔ−ｅｖｔ）を算出する（Ｓ１０４）。そしてこの差ΔＶＴに基づいて制御デューティＤＶＴを式１に示すごとく算出する（Ｓ１０６）。
【００６６】
［式１］  ＤＶＴ ←
ＫＰ・ΔＶＴ＋ＫＤ・ｄΔＶＴ／ｄｔ＋Ｇｄｖｔｂ＋Ｈｄｖｔ
ここで「ｄΔＶＴ／ｄｔ」は上記差ΔＶＴの微分値を示している。また「ＫＰ」はフィードバック比例ゲインを、「ＫＤ」はフィードバック微分ゲインをそれぞれ示している。保持デューティ学習値Ｇｄｖｔｂ及びデューティ補正値Ｈｄｖｔは、後述するデューティ補正値Ｈｄｖｔ算出処理により算出される値である。
【００６７】
このようにして制御デューティＤＶＴが算出されるとＥＣＵ６０は、排気バルブ用ＯＣＶ２６に対して制御デューティＤＶＴに該当するデューティにて電圧信号を出力する。このことにより排気バルブ用のバルブタイミング可変機構１４における進角加圧室１４ｅ及び遅角加圧室１４ｆ内の油圧が調節され、排気バルブの実位相ｅｖｔが目標位相ＶＴｔに近づくよう、すなわち排気バルブタイミングが目標バルブタイミングに近づくようにフィードバック制御がなされる。
【００６８】
次に保持デューティ学習値Ｇｄｖｔｂ及びデューティ補正値Ｈｄｖｔを算出するためのデューティ補正値Ｈｄｖｔ算出処理について図６に基づいて説明する。本処理は時間周期で繰り返し実行される処理である。
【００６９】
本処理が開始されると、まず冷却水温ｅｔｈｗ、エンジン回転数ｅｎｅ、前述のごとく検出されている排気バルブの実位相ｅｖｔ及び高圧燃料ポンプ８によるポンプ負荷ｅｐｄｕｔｙがメモリの作業領域に読み込まれる（Ｓ２０２）。この内、ポンプ負荷ｅｐｄｕｔｙはＥＣＵ６０が高圧燃料ポンプ８に対するデューティ制御値であり、高圧燃料ポンプ８からなされる前述した高圧燃料分配管への燃料供給量に対応した値である。
【００７０】
次に冷却水温ｅｔｈｗが８０℃（低温判定値に相当）以上か否かが判定される（Ｓ２０４）。この冷却水温ｅｔｈｗ＝８０℃を境界としてデューティ補正値Ｈｄｖｔの算出処理の内容を分けているのは次の理由による。すなわち冷却水温ｅｔｈｗ＜８０℃では、油圧ポンプ２８から作動油を供給する経路において作動油の漏洩が少なくなる。このことにより排気バルブ用のバルブタイミング可変機構１４に作用する油圧が高圧化し、油圧以外の要因による後述する保持制御値への影響が小さくなるからである。
【００７１】
ここで、ｅｔｈｗ≧８０℃であれば（Ｓ２０４で「ＹＥＳ」）、式２によりデューティ補正値Ｈｄｖｔが算出される（Ｓ２０６）。
［式２］  Ｈｄｖｔ  ←  Ａ・（１／ｅｎｅ−１／ＮＥＢ）
＋Ｂ・（ｅｖｔ−ＶＴＢ）＋Ｋ・（ｅｐｄｕｔｙ−ＴＰＢ）
ここで「Ａ，Ｂ，Ｋ」は、括弧内の算出値をデューティ値（％）に変換するための係数（定数）である。基準エンジン回転数ＮＥＢ、基準位相ＶＴＢ及び基準値ＴＰＢは、それぞれの任意に設定された基準状態を表す定数である。この式２は後述するごとく簡易物理モデルとして構成されたものである。
【００７２】
上記式２の内で、「Ａ／ｅｎｅ＋Ｂ・ｅｖｔ＋Ｋ・ｅｐｄｕｔｙ」は実際に排気バルブ用のバルブタイミング可変機構１４による排気バルブの実位相ｅｖｔを保持するための制御デューティである保持制御値に対応する部分である。そして「Ａ／ＮＥＢ＋Ｂ・ＶＴＢ＋Ｋ・ＴＰＢ」は基準状態で基準位相ＶＴＢを保持するための制御デューティである基準状態保持制御値に対応する部分である。すなわち実位相ｅｖｔを保持するための保持制御値と基準状態保持制御値との差を算出してデューティ補正値Ｈｄｖｔとして設定したことに相当する。
【００７３】
尚、上記式２では、エンジン回転数ｅｎｅとしてはエンジン回転数センサ２４ｂから検出された値をそのまま用いているのではなく、加重平均値などの計算により値の短周期の変動を抑制したエンジン回転数ｅｎｅを用いている。このことは排気バルブの実位相ｅｖｔについても同じであり排気カムポジションセンサ１２とエンジン回転数センサ２４ｂとから検出された値をそのまま用いているのではなく、加重平均値などの計算により値の短周期の変動を抑制した実位相ｅｖｔを用いている。
【００７４】
更にポンプ負荷ｅｐｄｕｔｙについても同じであり、高圧燃料ポンプ８からの燃料吐出量に対応した値をそのまま用いるのではなく加重平均値などの計算により値の短周期の変動を抑制したポンプ負荷ｅｐｄｕｔｙを用いている。尚、このポンプ負荷ｅｐｄｕｔｙの場合には、エンジン負荷が高いほど高圧燃料ポンプ８からの燃料吐出量の変動が大きくなるので、エンジン負荷が高いほど短周期の変動抑制を強めたポンプ負荷ｅｐｄｕｔｙを用いている。
【００７５】
一方、ｅｔｈｗ＜８０℃であれば（Ｓ２０４で「ＮＯ」）、上述したごとく油圧以外の要因による保持制御値への影響が小さくなることから、デューティ補正値Ｈｄｖｔには「０（％）」を設定する（Ｓ２０８）。
【００７６】
ステップＳ２０６，Ｓ２０８のいずれかにて、デューティ補正値Ｈｄｖｔが求められると、次に学習値更新条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ２１０）。ここでは次の条件が判断される。
【００７７】
すなわち、（１）「目標位相ＶＴｔと実位相ｅｖｔとの差の絶対値｜ＶＴｔ−ｅｖｔ｜が十分に小さくて、実位相ｅｖｔが実質的に目標位相ＶＴｔに収束していると判断できる。」（２）「実位相ｅｖｔ及び制御デューティＤＶＴの変化量がそれぞれ、一定期間、十分に小さい状態に保持されている。」である。これらの条件が２つとも満足されたことをもって学習値更新条件成立と判断している。
【００７８】
学習値更新条件が成立していなければ（Ｓ２１０で「ＮＯ」）、保持デューティ学習値Ｇｄｖｔｂは更新せずに、このまま一旦本処理を終了する。しかし、学習値更新条件が成立していれば（Ｓ２１０で「ＹＥＳ」）、式３により保持デューティ学習値Ｇｄｖｔｂ（制御基準値及び学習値に相当）が更新される（Ｓ２１２）。
【００７９】
［式３］  Ｇｄｖｔｂ  ←  ＤＶＴ  −  Ｈｄｖｔ
学習値更新条件成立時の制御デューティＤＶＴはエンジン運転状態における実際の保持制御値を表している。したがってエンジン運転状態に応じた保持制御値の変化分であるデューティ補正値Ｈｄｖｔを減算することにより、保持デューティ学習値Ｇｄｖｔｂはエンジン運転状態に応じないバルブタイミング可変機構１４としての基本的な保持制御値のレベルを表すことになる。
【００８０】
このようにしてデューティ補正値Ｈｄｖｔの算出と保持デューティ学習値Ｇｄｖｔｂの更新とがなされる。このことにより前述した制御デューティ算出処理（図５）のフィードバック計算（前記式１）において、保持デューティ学習値Ｇｄｖｔｂとデューティ補正値Ｈｄｖｔとの和「Ｇｄｖｔｂ＋Ｈｄｖｔ」の項により適切な保持制御値が設定され、常に適切な制御デューティＤＶＴが算出される。尚、図５のようなフィードバック制御ばかりでなく、オープンループ制御等の場合においても、「Ｇｄｖｔｂ＋Ｈｄｖｔ」の値により適切な保持制御値が設定されるので、常に適切な制御デューティが算出できる。
【００８１】
ここで前記式２における簡易物理モデルの構成について説明する。排気バルブ用ＯＣＶ２６に与えられることで実位相ｅｖｔを固定できる保持制御値は、次の要因により変動する。［エンジン回転数要因］エンジン回転数ｅｎｅに応じて排気バルブカムシャフト２への負荷トルクが変化し、保持制御値は変動する。更にエンジン回転数ｅｎｅが高くなるほどエンジンにより回転される油圧ポンプ２８からの発生油圧が高くなり、保持制御値の変動幅は小さくなる。［バネ力要因］実位相ｅｖｔに応じて進角スプリング１８のバネ力が変化し、このバネ力に応じて保持制御値は変動する。［高圧燃料ポンプ負荷要因］高圧燃料ポンプ８の負荷が変化すると、この負荷変化に応じて排気バルブカムシャフト２に与えられる負荷トルクも変化し、保持制御値を変動させる。［燃焼圧力要因］燃焼室内の燃焼圧力変化に応じて排気バルブ側から排気カム４を介して与えられる排気バルブカムシャフト２への負荷トルクも変化し、保持制御値を変動させる。［油圧要因］８０℃未満の冷却水温ｅｔｈｗでは、冷却水温ｅｔｈｗに対応する作動油温の低下により油圧が高くなり、この油圧の上昇により保持制御値の変動幅は大きく低下する。
【００８２】
この内、冷却水温ｅｔｈｗによる油圧要因については、デューティ補正値Ｈｄｖｔ算出処理（図６）のステップＳ２０４にて「ＮＯ」と判定された場合に、前記式２においてＡ＝Ｂ＝Ｋ＝０とすることと同等であるデューティ補正値Ｈｄｖｔに「０」を設定する処理により反映されている。
【００８３】
又、エンジン回転数要因については「Ａ・（１／ｅｎｅ−１／ＮＥＢ）」、バネ力要因については「Ｂ・（ｅｖｔ−ＶＴＢ）」により反映されている。
尚、「高圧燃料ポンプ負荷要因」と「燃焼圧力要因」とは、「Ｋ・（ｅｐｄｕｔｙ−ＴＰＢ）」により一括して反映されている。ここで「高圧燃料ポンプ負荷要因」と「燃焼圧力要因」とを分けて考えると、「高圧燃料ポンプ負荷要因」を反映する式としては「Ｃ・（ｅｐｄｕｔｙ−ＰＤＢ）」、「燃焼圧力要因」を反映する式としては「Ｄ・（ｅｗｐ−ＷＰＢ）」で表すことができる。ここで「Ｃ，Ｄ」は括弧内の算出値をデューティ値（％）に変換するための係数（定数）である。「ｅｗｐ」は実際の燃焼圧力、「ＰＤＢ」は任意に設定された基準ポンプ負荷（定数）、「ＷＰＢ」は任意に設定された基準内燃機関燃焼圧力（定数）を表す。したがって式４によりデューティ補正値Ｈｄｖｔを算出することができる。
【００８４】
［式４］    Ｈｄｖｔ  ←  
Ａ・（１／ｅｎｅ−１／ＮＥＢ）＋Ｂ・（ｅｖｔ−ＶＴＢ）
＋Ｃ・（ｅｐｄｕｔｙ−ＰＤＢ）＋Ｄ・（ｅｗｐ−ＷＰＢ）
しかしポンプ負荷ｅｐｄｕｔｙは燃焼室内で燃焼される燃料量にも対応するため、燃焼圧力ｅｗｐを反映する値でもある。このことから、燃焼圧力ｅｗｐにポンプ負荷ｅｐｄｕｔｙを代用することで、「Ｃ・（ｅｐｄｕｔｙ−ＰＤＢ）」と「Ｄ・（ｅｗｐ−ＷＰＢ）」とは一括でき、「Ｋ・（ｅｐｄｕｔｙ−ＴＰＢ）」と表すことができる。したがって、これらの知見から前記式２を設定している。
【００８５】
尚、冷却水温ｅｔｈｗ≧８０℃において前記式２が簡易物理モデルとして妥当なこと、冷却水温ｅｔｈｗ＜８０℃においてＨｄｖｔ＝０とすることが妥当なことを、実験によっても確認している。
【００８６】
吸気バルブのバルブタイミング制御については、バルブタイミング可変機構４４における吸気バルブのバルブタイミング制御については、バネ力要因、高圧燃料ポンプ負荷要因及び燃焼圧力要因が存在せず、エンジン回転数要因による保持制御値の変動幅は小さい。したがって前記式２に相当する演算は実行せずに常にデューティ補正値Ｈｄｖｔ＝０とする以外は、前記制御デューティ算出処理（図５）及び前記デューティ補正値Ｈｄｖｔ算出処理（図６）と同等の処理にてバルブタイミング制御を実行している。
【００８７】
上述した構成において請求項との関係は、ステップＳ２０６が補正値算出手段としての処理に、「Ｇｄｖｔｂ＋Ｈｄｖｔ」を用いて排気バルブのバルブタイミングを制御するステップＳ１０６等の処理がバルブタイミング制御手段としての処理に、ステップＳ２１２が学習手段としての処理に相当する。
【００８８】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．本実施の形態で求められるデューティ補正値Ｈｄｖｔは、前述したごとく実際の保持制御値と基準状態保持制御値との差に相当する。これらの保持制御値は、排気バルブカムシャフト２が受けるトルク、回転位相を変更するための進角スプリング１８のバネ力及び作動油の油圧に関する物理モデルを反映した前記演算式２に基づいて算出されている。
【００８９】
このため排気バルブカムシャフト２が受けるトルク、回転位相を変更するためのバネ力及び作動油の圧力に寄与する要因が多数あったとしても、各変動要因をパラメータとする多数のマップを個々に設けなくても全変動要因の状態を反映したデューティ補正値Ｈｄｖｔを容易に求めることができる。
【００９０】
しかも油圧による他の要因への影響は、ステップＳ２０４の判定にて、冷却水温ｅｔｈｗ＜８０℃であることにより油圧が高い場合にはデューティ補正値Ｈｄｖｔ＝０とすることにより制御に反映させている。このことにより全変動要因をパラメータとする多数次元のマップを設けなくても、変動要因が相互に影響することを考慮したデューティ補正値Ｈｄｖｔを容易に求めることができる。
【００９１】
そして、このようにして求められたデューティ補正値Ｈｄｖｔを用いて、予め設定されている制御基準値（保持デューティ学習値Ｇｄｖｔｂ）との和を、制御デューティ算出処理（図５）のステップＳ１０６にて実質的に計算している。このことでエンジン運転状態に応じた高精度な保持制御値（Ｇｄｖｔｂ＋Ｈｄｖｔ）の値を用いることができる。したがって複雑なマップを利用することなく、実際のエンジンにおいて制御性の良好なバルブタイミング制御が可能となる。
【００９２】
（ロ）．高圧燃料ポンプ８の負荷はエンジン運転状態によって大きく変動する。したがってポンプ負荷ｅｐｄｕｔｙは、前述したごとく短周期での変動を抑制する処理を加えた後に用いている。このことによりバルブタイミング制御における安定性が確保される。この短周期変動の抑制程度は、エンジン負荷に応じて調節されているので、適切に抑制でき、バルブタイミング制御における応答性や安定性を、より適切なものとすることができる。
【００９３】
（ハ）．保持デューティ学習値Ｇｄｖｔｂとしては、バルブタイミングの制御安定時において、この時の保持制御値に相当する制御デューティＤＶＴからデューティ補正値Ｈｄｖｔを減算した値を、記憶保持している。このことにより保持デューティ学習値Ｇｄｖｔｂとしてはエンジン運転状態等に影響されにくい値が学習されることになり、学習のチャンスが少なくても常に高精度な学習値を保持することができる。したがって実際のエンジンにおいて制御性の高いバルブタイミング制御が可能となる。
【００９４】
［実施の形態２］
本実施の形態ではデューティ補正値Ｈｄｖｔ算出処理（図６）のステップＳ２０６において、前記式２の代わりに式５によりデューティ補正値Ｈｄｖｔを算出するものである。他の構成については前記実施の形態１と同じである。従って図１〜６を参照して説明する。
【００９５】
［式５］  Ｈｄｖｔ  ←
(P・evt+Q-R・epduty-W・ewp-N)/(L・J・T・ene)
−(P・VTB+Q-R・PDB-W・WPB-N)/(L・J・T・NEB)
ここで「Ｐ」は進角スプリング１８のバネ定数、「Ｑ」は進角スプリング１８のバネ力のオフセット値、「Ｒ」は高圧燃料ポンプ８の単位負荷当たりに発生するカムトルク、「Ｗ」はエンジンの単位燃焼圧力当たりに発生するカムトルクである。又、「Ｎ」はカムトルクのオフセット値、「Ｌ」は排気バルブ用ＯＣＶ２６による油圧制御における特性値、「Ｊ」はエンジンの単位回転数当たりの油圧感度、「Ｔ」は単位作動流体駆動正味圧力当たりの発生トルクである。尚、単位作動流体駆動正味圧力とは進角加圧室１４ｅと遅角加圧室１４ｆとの油圧差を意味する。他の記号は前記実施の形態１にて説明したごとくである。
【００９６】
上記式５は次のようにして導き出している。まず排気バルブ用ＯＣＶ２６に対して実質的に油圧制御がなされる制御デューティｄｕｔｙの範囲（例えば３０％〜７０％）において、排気バルブ用のバルブタイミング可変機構１４の進角加圧室１４ｅと遅角加圧室１４ｆとの油圧差ΔＰｏは式６で表される。
【００９７】
［式６］  ΔＰｏ  ＝  Ｌ・（ｄｕｔｙ−５０）・Ｐｏ
ここで「Ｐｏ」は作動油圧であり、Ｐｏ＝Ｊ・ｅｎｅで表されることから、油圧差ΔＰｏは式７で表される。
【００９８】
［式７］  ΔＰｏ  ＝  Ｌ・（ｄｕｔｙ−５０）・Ｊ・ｅｎｅ
＝  Ｌ・Ｊ・（ｄｕｔｙ−５０）・ｅｎｅ
したがって制御デューティｄｕｔｙは式８で表される。
【００９９】
［式８］  ｄｕｔｙ  ＝  ΔＰｏ／Ｌ・Ｊ・ｅｎｅ  ＋  ５０
排気バルブカムシャフト２における全カムトルクＴｑｃは式９により表される。
［式９］  Ｔｑｃ  ＝  Ｍ・ｅｎｅ＋Ｒ・ｅｐｄｕｔｙ＋Ｗ・ｅｗｐ＋Ｎ
ここで「Ｍ」はエンジンの単位回転数当たりのカムトルク感度である。
【０１００】
バルブタイミング（回転位相）を保持するために必要な油圧差ΔＰｘは式１０にて表される。
［式１０］  ΔＰｘ  ＝  （Ｆ  −  Ｔｑｃ）／Ｔ
ここで「Ｆ」は進角スプリング１８のバネ力であり、Ｆ＝Ｐ・ｅｖｔ＋Ｑで表される。したがって保持デューティＨｄｕｔｙは式１１で表される。
【０１０１】
［式１１］  Ｈｄｕｔｙ  ＝ΔＰｘ／Ｌ・Ｊ・ｅｎｅ  ＋  ５０
＝(P・evt+Q-M・ene-R・epduty-W・ewp-N)/L・J・T・ene + 50
＝(P・evt+Q-R・epduty-W・ewp-N)/L・J・T・ene - M/L・J・T  + 50
基準状態での保持デューティである基準状態保持デューティＨｄｕｔｙＢは式１２で表される。
【０１０２】
［式１２］  ＨｄｕｔｙＢ  ＝
(P・VTB+Q-R・PDB-W・WPB-N)/L・J・T・NEB - M/L・J・T  + 50
式１１の保持デューティＨｄｕｔｙと式１２の基準状態保持デューティＨｄｕｔｙＢとの差がデューティ補正値Ｈｄｖｔに相当するので、デューティ補正値Ｈｄｖｔは式１３により求められる。
【０１０３】
［式１３］  Ｈｄｖｔ  ＝
(P・evt+Q-R・epduty-W・ewp-N)/L・J・T・ene - M/L・J・T  + 50
−{(P・VTB+Q-R・PDB-W・WPB-N)/L・J・T・NEB - M/L・J・T  + 50}
＝(P・evt+Q-R・epduty-W・ewp-N)/(L・J・T・ene)
−(P・VTB+Q-R・PDB-W・WPB-N)/(L・J・T・NEB)
このようにして前記式５によりデューティ補正値Ｈｄｖｔを求めることができる。
【０１０４】
上述した構成において請求項との関係は、前記実施の形態１にて述べたごとくである。
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．本実施の形態にて求められるデューティ補正値Ｈｄｖｔは、前述したごとく保持制御値である保持デューティＨｄｕｔｙと基準状態保持制御値である基準状態保持デューティＨｄｕｔｙＢとの差に相当する。これらの各保持制御値は、排気バルブカムシャフト２が受けるトルク、回転位相を変更するための進角スプリング１８のバネ力及び作動油の油圧に関する物理モデルを反映した演算式５に基づいて算出されている。
【０１０５】
このため前記実施の形態１の（イ）にて説明したごとく、全変動要因をパラメータとする多数次元のマップを設けなくても、変動要因が相互に影響することを考慮したデューティ補正値Ｈｄｖｔを容易に求めることができ、実際のエンジンにおいて制御性の良好なバルブタイミング制御が可能となる。
【０１０６】
（ロ）．前記実施の形態１の（ロ）、（ハ）の効果を生じる。
［その他の実施の形態］
（ａ）．前記デューティ補正値Ｈｄｖｔ算出処理（図６）のステップＳ２０４では、冷却水温ｅｔｈｗにより作動油温を推定して作動油圧状態を判断していたが、油温センサを備えている場合には直接、油温により判定しても良い。
【０１０７】
（ｂ）．前記デューティ補正値Ｈｄｖｔ算出処理（図６）のステップＳ２０８では、デューティ補正値Ｈｄｖｔ＝０としていたが、係数Ａ，Ｂ，Ｋの絶対値を小さくした前記式２を適用してデューティ補正値Ｈｄｖｔを算出しても良い。例えば、冷却水温ｅｔｈｗ≧８０℃に比較して冷却水温ｅｔｈｗ＜８０℃の場合は、係数Ａ，Ｂ，Ｋを１／４〜１／１０に小さくして用いる。
【０１０８】
尚、前記式２の代わりに前記式４にてデューティ補正値Ｈｄｖｔを求めることができるので、このように前記式２の代わりに前記式４を用いた場合には、冷却水温ｅｔｈｗ＜８０℃の場合は係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの絶対値を小さくした前記式４を適用してデューティ補正値Ｈｄｖｔを算出しても良い。
【０１０９】
（ｃ）．燃焼圧力ｅｗｐにポンプ負荷ｅｐｄｕｔｙを代用していたが、燃焼圧力ｅｗｐそのものをエンジン運転状態（例えばエンジン回転数ｅｎｅとエンジン負荷）からマップ等により推定して用いても良い。
【０１１０】
更に、燃焼圧力ｅｗｐが反映されている物理量として、エンジン出力トルクを、エンジン運転状態（例えばエンジン回転数ｅｎｅとエンジン負荷）からマップ等により推定して燃焼圧力ｅｗｐの代用にしても良い。その他、燃料噴射量を燃焼圧力ｅｗｐが反映されている物理量として代用しても良い。
【０１１１】
同様にポンプ負荷ｅｐｄｕｔｙが反映されている物理量として、エンジン出力トルク、燃料噴射量や燃焼圧力ｅｗｐを代用しても良い。
（ｄ）．冷却水温ｅｔｈｗ≧８０℃では、これ以上の冷却水温ｅｔｈｗや作動油温の温度変化を考慮していないが、冷却水温ｅｔｈｗ≧８０℃にても作動油温変化に応じたわずかな油圧変化をデューティ補正値Ｈｄｖｔに反映させても良い。例えば、式１４のごとくデューティ補正値Ｈｄｖｔを算出する。
【０１１２】
［式１４］  Ｈｄｖｔ  ←
Ａ・（１／ｅｎｅ−１／ＮＥＢ）＋Ｂ・（ｅｖｔ−ＶＴＢ）
＋Ｃ・（ｅｐｄｕｔｙ−ＰＤＢ）＋Ｄ・（ｅｗｐ−ＷＰＢ）
＋Ｅ・（ｅｔｈ−ＴＨＢ）
前記式４と異なるのは、「Ｅ・（ｅｔｈ−ＴＨＢ）」であり、「ｅｔｈ」は作動油温を表すが、冷却水温ｅｔｈｗを用いても良い。「ＴＨＢ」は基準作動油温度ＴＨＢである。
【０１１３】
尚、前記実施の形態１にて述べたごとく、「Ｃ・（ｅｐｄｕｔｙ−ＰＤＢ）＋Ｄ・（ｅｗｐ−ＷＰＢ）」は一括して、「Ｋ・（ｅｐｄｕｔｙ−ＴＰＢ）」と表しても良い。すなわち式１５のごとくにしても良い。
【０１１４】
［式１５］  Ｈｄｖｔ  ←  
Ａ・（１／ｅｎｅ−１／ＮＥＢ）＋Ｂ・（ｅｖｔ−ＶＴＢ）
＋Ｋ・（ｅｐｄｕｔｙ−ＴＰＢ）＋Ｅ・（ｅｔｈ−ＴＨＢ）
（ｅ）．排気バルブ用のバルブタイミング可変機構１４に進角スプリング１８が用いられていない場合には、バネ力の要因が無くなるので、例えば前記実施の形態１の場合では、前記式２の代わりに式１６が用いられる。
【０１１５】
［式１６］  Ｈｄｖｔ  ←  
Ａ・（１／ｅｎｅ−１／ＮＥＢ）＋Ｋ・（ｅｐｄｕｔｙ−ＴＰＢ）
又、前記実施の形態２の場合では、前記式５の代わりに式１７が用いられる。
【０１１６】
［式１７］  Ｈｄｖｔ  ←  
(-R・epduty-W・ewp-N)/(L・J・T・ene)−(-R・PDB-W・WPB-N)/(L・J・T・NEB)
（ｆ）．直列４気筒エンジン以外の内燃機関にも適用できる。例えばＶ型６気筒エンジン等である。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】実施の形態１のバルブタイミング制御装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】実施の形態１の排気バルブ用バルブタイミング可変機構を模式的に示す縦断面図。
【図３】実施の形態１のＯＣＶの概略構成を示す部分破断図。
【図４】実施の形態１の吸気バルブ用バルブタイミング可変機構を模式的に示す縦断面図。
【図５】実施の形態１のＥＣＵが実行する制御デューティ算出処理のフローチャート。
【図６】同じくデューティ補正値Ｈｄｖｔ算出処理のフローチャート。
【符号の説明】
【０１１８】
２…排気バルブカムシャフト、４…排気カム、６…高圧燃料ポンプカム、８…高圧燃料ポンプ、１０…ロータ、１２…排気カムポジションセンサ、１４…排気バルブ用のバルブタイミング可変機構、１４ａ…外部ケース、１４ｂ…ベーン体、１４ｃ…軸部、１４ｄ…ベーン、１４ｅ…進角加圧室、１４ｆ…遅角加圧室、１６…タイミングスプロケット、１８…進角スプリング、２０…タイミングチェーン、２２…タイミングスプロケット、２４…クランクシャフト、２４ａ…ロータ、２４ｂ…エンジン回転数センサ、２６…排気バルブ用ＯＣＶ、２６ａ…スプール、２６ｂ…スプリング、２６ｃ…電磁ソレノイド、２８…油圧ポンプ、３０…オイルパン、３２…吸気バルブカムシャフト、３４…吸気カム、４０…ロータ、４２…吸気カムポジションセンサ、４４…バルブタイミング可変機構、４４ａ…外部ケース、４４ｂ…ベーン体、４４ｃ…軸部、４４ｄ…ベーン、４４ｅ…進角加圧室、４４ｆ…遅角加圧室、４６…タイミングスプロケット、５６…吸気バルブ用ＯＣＶ、６０…ＥＣＵ、６２…アクセル開度センサ、６４…冷却水温センサ、Ｌ１…給油路、Ｌ２…ドレイン油路、Ｌ３…進角油路、Ｌ４…遅角油路。
【図１】
2005147083.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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